Ultrasone extractie van Quillaja Saponinen
- Saponine extracten van de Quillaja saponaria Molina boom zijn de belangrijkste bron van saponinen voor industriële toepassingen.
- Ultrasone extractie van Quillaja saponinen levert een hoge kwaliteit saponinen op.
- Ultrasone extractie is een zeer efficiënte methode om in korte tijd een hoge opbrengst aan Quillaja saponine extract te produceren.
Quillaja Saponin-extract Quillaja
Quillaja saponine extract (synoniemen: quillaja extracten, bois de Panama, Panama bast extracten, quillai extracten, Quillay bast extracten, zeepbast extracten) is een stof die wordt gewonnen uit de Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria) boom. Het Quillaja-extract is samengesteld uit meer dan 100 triterpenoïde saponinen. De belangrijkste saponinen die aanwezig zijn, zijn de glycosiden van quillazuur. Andere belangrijke componenten zijn polyfenolen en looistoffen, maar ook kleine hoeveelheden zouten en suikers. Quillaja-extract wordt verkregen door waterige extractie van de gemalen binnenschors of hout van gesnoeide stammen en takken van de Quillaja saponaria boom. Aangezien Quillaja saponine-extracten zowel oppervlakteactieve stoffen als fenolverbindingen bevatten, zijn ze buitengewoon interessant voor de formulering van gevoelige functionele voedingsingrediënten en hun bescherming tegen oxidatie.
Het gebruik van saponinen als natuurlijke emulgatoren neemt aanzienlijk toe door de toenemende vraag naar gezonde, natuurlijke producten zonder synthetische additieven. Quillaja saponinen zijn geweldige emulgatoren voor O/W-emulsies en nano-emulsies en hebben zeer goede effecten laten zien in verschillende formuleringen zoals dranken en oliemengsels. Een veel voorkomende toepassing van Quillaja saponine-extract is de emulgatie van VBD-oliën, doorschijnende dranken en geschuimde voedingsmiddelen. Quillaja saponinen kunnen alleen of in combinatie met andere emulgatoren worden gebruikt.
Q-Naturale® is een levensmiddelenadditief op basis van Quillaja schors saponinen, dat is goedgekeurd door de FDA als een effectieve emulgator voor voedsel en dranken. Naast emulgator, zijn Quillaja saponinen gebruikt in farmaceutische formuleringen voor zijn antibacteriële, antivirale, antivirale, antischimmel-, antiparasitaire, antitumor-, hepatoprotectieve en immunoadjuvant eigenschappen.
- Superieure opbrengst
- Snelle afzuiging – binnen enkele minuten
- Hoge kwaliteit extracten – Mild, niet-thermisch
- Groen oplosmiddel (d.w.z. water)
- kostenefficient
- Gemakkelijke en veilige bediening
- Lage investerings- en operationele kosten
- 24/7 werking onder zware omstandigheden
- Groene, milieuvriendelijke methode
120L Ultrasone batch-extractie van botanische producten met UIP2000hdT en mengapparaat
Casestudie van ultrasone extractie van saponinen uit Quillaja
Om een hoogwaardig Quillaja-extract van hoge kwaliteit te kunnen bereiden, dat de gewenste functionaliteiten biedt als voedings- en farmaadditief, moeten de actieve fytochemicaliën, namelijk saponinen, worden geïsoleerd. De Quillaja saponine is een triterpeen saponine, geïsoleerd van de bast van de zeepboom. Ultrasone cavitatie bevordert de extractie door het contact tussen vaste stoffen en vloeistof te verbeteren en de massa-overdracht te vergroten.
Cares et al. in hun studie duidelijk aantonen dat ultrasoon geassisteerde extractie (VAE) het extractieproces van bioactieve principes uit Quillaja Saponaria Molina kan verbeteren. Zij gebruikten Quillaja-hout en -schorssnippers en haalden de saponinen uit het water door middel van sonering, zodat het eindproduct alleen natuurlijke ingrediënten en grondstoffen bevat en gebruikt kan worden in voedselproductieprocessen. Als niet-thermische extractiemethode werd de extractietemperatuur tijdens de ultrasoonbehandeling constant op 20ºC (68ºF) gehouden. De opbrengst van de extracties is aanzienlijk toegenomen met de geluidsperiode van 10 tot 30 minuten. De opbrengst van 20 minuten bij 20ºC in de ultrasound-ondersteunde extractie was vergelijkbaar met die van de conventionele methode 3 uur extractie bij 60ºC.
Ultrasone apparaten worden gebruikt om lange termijn stabiele o/w-emulsies voor te bereiden met behulp van Quillaja saponine extract om de emulsie fysiek en chemisch te stabiliseren. Klik hier voor meer informatie over ultrasone emulgering lezen!
Hoogwaardige ultrasone afzuigkappen met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van hoogwaardige ultrasone processoren voor de productie van hoogwaardige extracten uit plantaardige producten.
Hielscher's brede productportfolio reikt van kleine, krachtige labo-ultrasonicatoren tot robuuste bench-top en volledig industriële systemen, die een hoge intensiteit ultrasoon geluid leveren voor de efficiënte extractie en isolatie van bio-actieve componenten (bijv. quercetine, cafeïne, curcumine, terpenen enz.). Alle ultrasone apparaten van 200W naar 16,000W zijn voorzien van een gekleurd display voor digitale controle, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie, browserafstandsbediening en nog veel meer gebruiksvriendelijke functies. De sonotrodes en flowcellen (de onderdelen die in contact komen met het medium) kunnen worden geautoclaveerd en zijn eenvoudig te reinigen. Al onze ultrasoonapparaten zijn gebouwd voor 24/7 gebruik, vereisen weinig onderhoud en zijn eenvoudig en veilig te bedienen.
Een digitaal kleurendisplay zorgt voor een gebruiksvriendelijke bediening van de ultrasone apparatuur. Onze systemen zijn in staat om van lage tot zeer hoge amplitudes te leveren. Voor de extractie van chemische verbindingen zoals astaxanthine bieden wij speciale ultrasone sonotrodes (ook bekend als ultrasone sondes of hoorns) die geoptimaliseerd zijn voor de gevoelige isolatie van hoogwaardige werkzame stoffen. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24 uur per dag, 7 dagen per week, 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen mogelijk.
De nauwkeurige controle van de ultrasone procesparameters zorgt voor reproduceerbaarheid en processtandaardisatie. Hielscher's geautomatiseerde ultrasone afzuigsystemen op industriële schaal zijn ontworpen voor een hoge productiecapaciteit van superieure kwaliteitsextracten, terwijl ze tegelijkertijd de arbeids-, kosten- en energiekosten verlagen.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Literatuur / Referenties
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrasonisch geassisteerde extractie van bio-actieve principes uit Quillaja Saponaria Molina. Internationaal Congres over Ultrasoonkunde, Universidad de Santiago de Chile, januari 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponinen uit Quillaja saponaria en Quillaja brasiliensis: Bijzondere chemische kenmerken en biologische activiteiten. Moleculen. 2019 jan; 24, lid 1: 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Formulering van saponine gestabiliseerde nano-emulsie door middel van ultrasone methode en de rol van saponine bij het beschermen van de afbraak van quercitine tegen UV-licht. Ultrasone Sonochemie 31, 2015.
- R.R.R.T. Majinda (2012): Extractie en isolatie van Saponinen. In: Satyajit D. Sarker en Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Fysieke stabiliteit van nano-emulsies met emulgatormengsels: Vervanging van tween 80 door quillaja saponine. LWT – Levensmiddelenwetenschap en -technologie 111, 2019. 760-766.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Over de Quillaja-boom en zijn saponinen
De Quillaja Saponaria Molina boom, ook bekend als Zuid-Amerikaanse zeepboom, groeit van nature en op grote schaal in Chili. De Quillaja Saponaria boom (familie Rosaceae) is een grote groenblijvende boom met een dikke bast, afkomstig uit verschillende Zuid-Amerikaanse landen, met name Bolivia, Chili en Peru.
Quillaja saponine extract bevat voornamelijk saponinen maar ook polyfenolen, tannines, zouten en suikers in kleine hoeveelheden. De Quillaja saponinen zijn moleculen gebouwd van een triterpenische kern met twee suikerketens. Deze suikerketens geven saponinen een hydrofiele eigenschap (= oplosbaar in water), terwijl de triterpeenkern hydrofoob is (= waterafstotend middel). Het is een amfotische tenside, die van saponinen een niet-ionische spanningsboog maakt, die het mogelijk maakt om de oppervlaktespanning te verminderen, hydrofobe producten in waterige oplossingen op te lossen en micro-/nano-emulsies te vormen.
In de Quillaja boom bevat de bast met ca. 5% de meeste saponinen, terwijl het hout een gehalte heeft van ca. 2% saponinen.
Aangezien saponinen natuurlijke stoffen zijn met goede schuimende en emulgerende eigenschappen, worden ze vaak gebruikt als schuimmiddel in de voedingsmiddelen-, dranken- en bierindustrie, als oppervlakte-actieve stof in cosmetica, als additieven in landbouwchemicaliën en diervoeder, en als hulpstof in vaccins.
De productie van de quillaja-extracten gebeurt met een waterige extractie; er worden geen andere oplosmiddelen gebruikt bij de productie ervan. Het eindproduct, een ruw of gezuiverd extract, in vloeibare of poedervorm, bevat alleen natuurlijke ingrediënten en grondstoffen die voor gebruik in voedselproductieprocessen zijn toegestaan. (Cares et al. 2009)
Wat zijn Saponins?
Het woord saponine is afgeleid van het Latijnse woord sapo, wat zeep betekent. Saponinen zijn fytochemicaliën die voornamelijk, maar niet uitsluitend, voorkomen in planten, die schuimende eigenschappen hebben en bestaan uit polycyclische aglyconen die aan een of meer suikerketens zijn vastgehecht. Het aglycone deel, dat ook wel sapogenine wordt genoemd, is ofwel een steroïde (C27) of een triterpeen (C30). Het schuimend vermogen van saponinen wordt veroorzaakt door de combinatie van een hydrofoob (vetoplosbaar) sapogenine en een hydrofiel (in water oplosbaar) suikergedeelte. Majinda, 2012: p. 515] Plantaardig materiaal met een hoge saponinehoeveelheid wordt van oudsher gebruikt als emulgator. Prominente voorbeelden van planten die rijk zijn aan saponinen zijn zeepbast (Quillaja saponaria; Rosaceae), zeepkruid (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) en shikakai-poeder (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Saponinen zijn amphipathische glycosiden met een hoog moleculair gewicht, die structureel één of meer hydrofiele glycosidegroepen hebben die gecombineerd worden met een lipofiel triterpeenderivaat. Vooral in de farmaceutische industrie hebben saponinen veel aandacht getrokken door hun biologische eigenschappen, waaronder hun vermogen om een immuunreactie te stimuleren, waardoor ze de beste kandidaten zijn voor adjuvantia.
Alles wat u moet weten over ultrasone extractie
Echografie-ondersteunde extractie (UAE), ook wel sono-extractie genoemd, is een zeer efficiënte, groene extractiemethode om bio-actieve stoffen zoals eiwitten, vitaminen, polyfenolen, natuurlijke pigmenten, lipiden, etc. te isoleren uit plantenmatrices. Ultrasone extractie is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie.
Wanneer intense ultrasone golven worden toegepast op vloeistofsystemen, treedt akoestische cavitatie op, wat het fenomeen is van het ontstaan, de groei en de uiteindelijke ineenstorting van vacuümbellen (zie foto hieronder). Tijdens de voortplanting van de ultrageluidsgolven trillen de vacuümbellen en groeien tot ze een punt bereiken waarop ze geen energie meer kunnen opnemen. Op het hoogtepunt van de luchtbelgroei storten ze heftig in, wat plaatselijk thermische, mechanische en chemische effecten veroorzaakt. De mechanische effecten omvatten hoge drukken tot 1000atm, turbulenties en intense schuifkrachten. Deze krachten verstoren de celwanden en bevorderen de massatransfer tussen de binnenkant van de cel en het oplosmiddel, waardoor bioactieve verbindingen vrijkomen in de omringende vloeistof (d.w.z. het oplosmiddel).
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische cavitatie en de hydrodynamische afschuifkrachten.
Ultrasone vast-vloeistofextractie van verbindingen uit botanicals en celweefsel is goed onderzocht. De toepassing van zeer intense ultrasone golven bevordert de extractieprocessen aanzienlijk. Naast procesintensivering – wat resulteert in een hogere opbrengst en een kortere extractietijd – thermische degradatie en verlies van temperatuurgevoelige bestanddelen wordt voorkomen, aangezien ultrasoon geluid een niet-thermische behandeling is. Bovendien heeft ultrasone extractie lage investerings- en operationele kosten, vermindert het gebruik van oplosmiddelen en/of maakt het gebruik van groenere oplosmiddelen mogelijk, wat het een economische en milieuvriendelijke extractietechniek maakt. In tegenstelling tot de conventionele extractiemethoden is de ultrasonisch geassisteerde extractie (VAE) overgenomen uit de voedingsindustrie om bio-actieve stoffen met economische voordelen te produceren.
Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme bij ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x) [bron: Vilkhu et al. 2011].
Krachtige ultrasone processoren van laboratorium tot piloot en industriële schaal.